单模纤维定向耦合器的制造工艺制造技术

一种制造单模光导纤维定向偶合器的方法，该法将二根纤维（３０，３１），紧紧夹在一起，用纵向移动上述纤维通过火焰（３４）的方法对其进行连续的拉伸操作，此操作是用一对以略有差别的速度运动的夹块来进行的，从而伸长了它们之间的纤维．（*该技术在2005年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及单模纤维定向偶合器的制造工艺。 在定向偶合器中，可把一个波导管中能量传播的场与另一邻近波导管能量传播的场重叠，从而使两个波导管间产生能量交换。在光的波导管中，光覆盖层的功能之一通常是隔离开可能对光波产生干扰的因素，这样，就提供了一个附加衰减的势源。在制造光导纤维定向偶合器时，为了提供了一个偶合区，需要在一段距离上部分地抑制该覆盖层的这种隔离效应。为达到这个目的，文献中曾提出过一种用蚀刻和(或)抛光除去一部分覆盖层的方法。在文献中还提出过另一种方法，即用拉细的方法减小光芯线的直径，其结果是引起了光波场的增大，显然，最终所增大的大部分能量就会超出覆盖层的限制。在这方面需要注意的是用拉长的办法减小芯线直径，同时会影响到覆盖层的厚度相应地变薄。采用这种拉长技术制造单模光导纤维定向偶合器的办法已由B.C.川碕(B.S.KaWasaki)等人在其论文中阐述过了，他们的论文题为“双锥形单模纤维偶合器”，发表在《光学通信》(Optical Letters)杂誌第6卷第7期327页到328页(1981年7月)上，该文作者所说的制作方法基本上与B.S.川碕和K.O.希尔在论文“多模光导纤维分布网络的低衰耗偶合器”中所述的一样，这篇论文发表在《应用光学》月刊的第16卷第7期第1794页到1795页上。其所述方法是把两根纤维扭在一起，以便它们互相紧紧接在一起，在装配架上固定上述纤维，用弹簧拉紧，然后用小型火灯把纤维软化和熔化，以便使弹簧拉长软化区的纤维，从而形成了两根双锥形，总长近似为1厘米的纤维。 我们曾试图用这种方法制造单模纤维定向偶合器，但是发现由制出的定向偶合器所决定的最终偶合特性对双锥形的最小部分的尺寸和形状的要求是很高的，以致于这种方法看来还不适于进行商业性的制造。 本专利技术所采用的是制造纤维定向偶合器的另一种拉长工艺，它比用上述方法更容易控制，并制造出了更长的偶合区。增加了偶合区的长度就意味着横断面积也较大。因为这加强了光的传导，从而较少地受环境造成的应变的影响。此外，环境所施加的应力影响就不会完全集中于一个很短的区域。 本专利技术提供了一种制造单模纤维定向偶合器的方法。其特点是用两根或多根玻璃单模光导纤维，使其互相紧紧换在一起，为在纤维之间产生所要的光偶合强度，对它进行多次的连续拉伸操作，每次操作都以受控制的速度轴向地伸长纤维。在轴向移动时，纤维还通过一个能够加热局部纤维的热源，并使这段区域充分地加热软化，以使纤维在这段区域内产生塑性流伸长。 下面对本专利技术提出的制造定向偶合器的较佳实施方案进行说明。为了进行比较，本文首先对本专利技术转换特性未被应用之前所得出的典型结果加以说明。以后将这种方法称作“静止火焰法”。现对附图作说明如下 图1示出了缩小了的单模纤维直径对其V值和基模半径的影响。 图2示出了两根单模纤维间偶合的功率变化，这个偶合是由平衡拉伸操作以及静止火焰所制造的双锥形偶合器产生的。 图3是一个本专利技术所用设备的示意图。 图4示出了，两根纤维之间的偶合是如何随着纤维的伸长而变化。 图5和图6示出了两个偶合器的光谱特性，这两个偶合器是按本专利技术提出的办法制作的。 一个光导纤维基本导向模光波场的界限是与该光导纤维的V值有关，其关系如下 <math><msup><mi> λ V = 2a (n </mi><mi>2</mi></msup><msub><mi></mi><mi>1</mi></msub><mi> - n </mi><msup><mi></mi><mi>2</mi></msup><msub><mi></mi><mi>2</mi></msub><mi> ) </mi><msup><mi></mi><mrow><mfrac><mrow><mi>1</mi></mrow><mrow><mi>2</mi></mrow></mfrac></mrow></msup></math> 式中，a是芯线半径，n1和n2分别是芯线和覆盖层的折射系数。从这个公式可以清楚看出，如果对一段长度的光导纤维进行拉长操作，减小其直径，则V值就减小了。V值的减小增加了基模的半径(该直径定义为将总能量1-e-2封闭在内的那个直径)。图1示出了这些影响，所示为一个工作在1.3微米波长时的典型单模纤维的情况。该纤维的芯线直径是9微米，覆盖层的直径是125微米。在工作波长为1.3微米时，其芯线和覆盖层的折射系数分别为1.480和1.447，因此这根纤维的V值在2.1和2.2之间。图1示出，直到纤维直径缩小到原来直径的一半时(直径缩小率为2)，此时V值减小到大约为1，功率才开始明显地增大。但是还可以看出，当缩小率达到2.5时，基模半径就迅速增大，并要超过覆盖层半径的减小值。显然，一旦到达这个阶段，缩小率相当小的一点变化也会极大地影响到一个定向偶合器的两根纤维之间的偶合效果。 图2为用静止火焰使一对扭绞的纤维对称地进行锥形变长的方法来制造定向偶合器的过程中所观察到的偶合功率变化的情况。在制作这种偶合器时，扭绞的一对纤维是用一静止的微型火灯进行局部加热的，同时纤维的两端以恒定的速率分开，于是就产生了双锥形。把光从一条纤维的一端射进时，然后对从该纤维的另一端出来的光输出进行监测，这样就得到了作为时间函数而记录下来的功率输出的变化情况。在时间t1时开始火焰加热，然后以每秒100至200微米的线性伸长率连续地进行拉长操作，到时间t2时熄火，暂停伸长，此时输出只下降了不到3.5dB。如前所述，在伸长的开始阶段，在纤维之间基本上没有产生偶合。然而，一旦偶合变得明显时，它就以从未有的增长速度连续增大，至少增大到3dB点时为止。在这一阶段，由于火灯熄灭，锥形区迅速冷却，衰耗又增大1dB。这种迅速地突然开始偶合情况使得这种制造偶合器的方法变得太困难了，以致用这种方法无法控制在适当的时刻停止拉长操作。随着偶合器拉制进行所述的控制问题变得越来越难解决，因为在制造波长的信号混合器和信号分离器时，必须利用其光谱特性，从而要求偶合器有更强的偶合系数。在拉伸的过程中仅仅用放慢伸长率的办法是无助于该问题的根本解决的，因为在火焰中加热软化成很细纤维的时间越长，它下垂或被火焰吹断的危险就越大。任何这种性质的局部弯曲都会引起不能接受的太大衰耗，此衰耗是由这个区域的V值低，减弱了传导特性而造成的。与此相连系的问题是，当移开火灯并使偶合从约1800℃降到室温时偶合器中所产生的大变化所带来的问题。 为减小第一个问题的严重程度，曾试图用鱼尾火焰加长拉细区域来解决，发现本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种制造一个单模纤维定向偶合器的方法，其特征在于将二根或多根玻璃单模光导纤维互相夹紧在一起，对上述纤维进行多次连续拉伸操作，这样便可以在纤维之间产生所要求的光偶合强度，每次操作都以可控制的速度沿轴向伸长纤维，同时将纤维相对于一个能够加热局部纤维的热源作轴向移动，在局部加热区内可使纤维的某区域局部地充分的被加热、软化从而在该区域内产生塑性流伸长。

【技术特征摘要】
1、一种制造一个单模纤维定向偶合器的方法，其特征在于将二根或多根玻璃单模光导纤维互相夹紧在一起，对上述纤维进行多次连续拉伸操作，这样便可以在纤维之间产生所要求的光偶合强度，每次操作都以可控制的速度沿轴向伸长纤维，同时将纤维相对于一个能够加热局部纤维的热源作轴向移动，在局部加热区内可使纤维的某区域局部地充分的被加热、软化从而在该区域内产生塑性流伸长。2、按权项1所要求的方法，其特征是把纤维互相扭绞在一起从而能将它们紧紧地靠在一起。3、按权项1所要...

【专利技术属性】
技术研发人员：特里布里克诺，艾伦菲内丁，尼古拉斯安东尼休伊斯，
申请(专利权)人：北方电讯有限公司，
类型：发明
国别省市：GB[英国]